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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第四章 原子结构和波粒二象性2 光电效应课后测评
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第四章 原子结构和波粒二象性2 光电效应课后测评，文件包含人教版高中物理选择性必修三同步讲义42光电效应原卷版docx、人教版高中物理选择性必修三同步讲义42光电效应解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共28页， 欢迎下载使用。
知识点一、光电效应的实验规律
1．光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的 从表面逸出的现象．
2．光电子：光电效应中发射出来的
3光电效应的实验规律
(1)存在 频率：当入射光的频率低于截止频率时 (填“能”或“不”)发生光电效应．
(2)存在 电流：在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越
(3)存在 电压：使光电流减小到 的反向电压Uc，且满足eq \f(1,2)mevc2＝eUc.
(4)光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的．
知识点二、爱因斯坦的光电效应理论
光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为 ，其中h为普朗克常量．这些能量子后来称为 2．逸出功：使电子脱离某种金属，外界对它做功的 值，用W0表示．不同种类的金属，其逸出功的大小 (填“相同”或“不相同”)．
3．爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式：hν＝ 或Ek＝ .
(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是 ，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的 .
(3)Uc与ν、W0的关系
①表达式：Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e).
②图像：Uc－ν图像是一条斜率为eq \f(h,e)的直线．
光电效应现象和光电效应方程的应用
(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率.
(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光.
(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关.
(4)光电子不是光子，而是电子.
2.两条对应关系
(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；
(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大.
3.三个关系式
(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0.
(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc.
(3)逸出功与极限频率的关系W0＝hνc.
光电效应图象四类图象
知识点三、康普顿效应
(1)光的散射
光子在介质中与 相互作用，因而传播方向 ，这种现象叫作光的散射。
(2)康普顿效应
美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长 λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。
(3)康普顿效应的意义
康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的 的一面。
(4)光子的动量
①表达式：p＝eq \f(h,λ)。
②说明：在康普顿效应中，入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小。因此，有些光子散射后波长 。
知识点四、光的波粒二象粒
(1)光的干涉和衍射现象说明光具有 ， 和 效应说明光具有粒子性。
(2)光子的能量ε＝ ，光子的动量p＝eq \f(h,λ)。
如图，将洁净的锌板用导线连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板时，观察到验电器指针发生偏转。此时（ ）
A．有光电子从锌板表面逸出，验电器带正电
B．有光电子从锌板表面逸出，验电器带负电
C．有正离子从锌板表面逸出，验电器带正电
D．有正离子从锌板表面逸出，验电器带负电
（2022春•肇庆月考）如图甲所示，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子。阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。闭合开关后，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。现分别用蓝光、弱黄光、强黄光照射阴极K，形成的光电流与电压的关系图像如图乙示，图中a、b、c光依次为（ ）
A．蓝光、弱黄光、强黄光B．弱黄光、蓝光、强黄光
C．强黄光、蓝光、弱黄光D．蓝光、强黄光、弱黄光
（2023•洪山区校级三模）如图所示为研究光电效应实验的电路图。初始时刻，滑动触头P在O点左侧靠近a点某位置；用一定强度的绿光照射光电管K极，当闭合开关后，微安表的示数不为0，则在P向b端移动的过程中（ ）
A．微安表的示数不断增大
B．微安表的示数可能为零
C．到达A端的光电子动能不断增大
D．K端逸出的光电子的最大初动能不断增大
（2022春•徐州期末）在研究石墨对X射线的散射时，康普顿发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分。这些波长大于λ0的成分与入射的X射线相比（ ）
A．能量增大B．动量增大C．波速减小D．频率减小
用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为（a，0），与纵轴的交点坐标为（0，﹣b），下列说法中正确的是（ ）
A．普朗克常量为h=ba
B．断开开关S后，电流表G的示数为零
C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大
D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变
从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压Uc（即图甲所示的电路中电流表G的读数减小到零时加在电极K、A之间的反向电压）与入射光的频率ν，由此算出普朗克常量h。按照密立根的方法我们利用图示装置进行实验，得到了某金属的Uc﹣ν图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．该金属的截止频率约为4.30×1014Hz
B．该金属的截止频率约为5.50×1014Hz
C．该图线的斜率为普朗克常量
D．该图线的斜率为这种金属的逸出功
用如图甲所示的实验装置观测光电效应，已知实验中测得某种金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν之间的关系如图乙所示，图像的横纵截距分别为v1、﹣U1，电子电量为e，求：普朗克常量h和该金属的逸出功W0。
（2023•东城区模拟）如图所示，电源的电动势均为E，内阻不计，光电管的阴极K用极限波长为λ0的材料制成。将开关S闭合，将波长为λ的激光射向阴极，通过改变光电管A和阴极K之间的电压，可测得相应光电流的饱和值，已知普朗克常量h，电子电荷量e。
（1）该金属材料的逸出功W；
（2）求由K极发射的光电子的最大初动能Ekm；
（3）当阳极A和阴极K之间的电压为U1时，求电子到达A极时的最大动能Ek。
图中各仪器均完好，有一束单色光照射到光电管的阴极上，闭合开关后，即使将可变电阻R的阻值调为零，检流计中仍无电流通过，电路中没有光电流的原因可能是（ ）
A．入射光线的强度不够B．照射时间不够长
C．电源的正负极接反了D．入射光的波长不够短
假设一个沿着一定方向运动的光子和一个静止的自由电子相互碰撞后，电子向某一方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比（ ）
A．频率变大B．速度变小
C．光子动量变大D．波长变长
（2023•津市市校级开学）用图甲所示电路可以研究光电效应中电子的发射情况与光照强弱、光频率等物理量间的关系（图中电源极性可对调）。图乙所示为a、b、c三种光照下得到的三条光电流I与A极、K极间电压UAK的关系图线。下列说法正确的是（ ）
A．若开关闭合时电流表有示数，则开关断开时电流表示数为0
B．若想测量饱和电流，则图甲中电源极性需要对调
C．若b是黄光，则a可能是蓝光
D．b、c是同种颜色的光，b的光强比c的光强大
（2023春•永胜县校级期末）如图所示，分别用功率相同的甲光和乙光照射相同的光电管阴极，甲光的频率为ν1，乙光的频率为ν2，ν1＜ν2，产生的光电流I随阳极与阴极间所加电压U的变化规律正确的是（ ）
A．B．
C．D．
（2021•潍坊二模）如图所示，是某种火灾报警装置的工作电路图，它的核心部件为紫外线光电管，其中A为阳极，K为阴极，发生火灾时c、d端有输出电压实施报警。已知地表附近太阳光中紫外线光子能量介于3.1～3.9eV之间，明火中的紫外线光子能量介于4.4～6.2eV之间。几种金属单质的逸出功如表所示，若光电管阴极材料K选用金属铝，则下列说法正确的是（ ）
A．太阳光照射时c、d端有输出电压
B．明火照射时c、d端有输出电压
C．若阴极K材料选用金属锌，能实现有效报警
D．明火中紫外线波长越长，光电子的最大初动能越大
（多选）（2023秋•海淀区校级月考）如图是研究光电效应的实验装置，O点是滑动变阻器的中点，变阻器阻值随滑片位置均匀变化。用某单色光照射时，能够发生光电效应。若电源电动势为20V，内阻不计。滑动变阻器长为10cm，当滑片P距离a端4cm时，微安表示数恰为0，则（ ）
A．当滑片P从此位置向左滑动时，微安表有电流
B．当滑片P从此位置向右滑动时，微安表有电流
C．光电子最大初动能为2eV
D．光电子最大初动能为8eV
（多选）（2022•南京模拟）如图为某同学设计的一个光电烟雾探测器，光源S发出一束波长为0.8μm的红外线，当有烟雾进入探测器时，来自光源S的红外线会被烟雾散射进入光电管C，当红外线射到光电管中的金属表面时发生光电效应，光电流大于8×10﹣9A时，便会触发报警系统．已知元电荷e＝1.6×10﹣19C，光在真空中的传播速度为3×108m/s，下列说法正确的是（ ）
A．光电流的大小与光照强度无关
B．若光源发出的是可见光，则该装置将会失去报警功能
C．该金属的极限频率小于3.75×1014Hz
D．若射向光电管C的光子中有10%会产生光电子，当报警器报警时，每秒射向该金属表面的光子数最少为5×1011个
（2023•黄埔区校级三模）如图，等腰直角ABC玻璃砖固定，ab两束单色光垂直AC入射，其中a光刚好不能从AB面射出，而b光穿过AB面后进入光电管，并使G表产生电流（未饱和）。请回答下列问题：
（1）玻璃砖对a光的折射率n为多少？不改变光的频率，如何增大G表电流？
（2）若将图中电源反向，滑片P向右滑动过程中，发现电压表示数为U0时，G表示数刚好为零。已知光电管内金属材料的逸出功为W0，电子电量为e，则光电管的入射光的能量是多少？
图象名称
图线形状
由图线直接(间接)得到的物理量
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线
①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc
②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值的绝对值W0＝|－E|＝E
③普朗克常量：图线的斜率k＝h
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc：图线与横轴的交点
②饱和光电流Im：光电流的最大值
③最大初动能：Ek＝eUc
颜色不同时，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和光电流
③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线
①极限频率νc：图线与横轴的交点
②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大
③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)
金属单质
钾
钠
锌
铝
逸出功/eV
2.25
2.29
3.38
4.21
知识点一、光电效应的实验规律
1．光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的 从表面逸出的现象．
2．光电子：光电效应中发射出来的
3光电效应的实验规律
(1)存在 频率：当入射光的频率低于截止频率时 (填“能”或“不”)发生光电效应．
(2)存在 电流：在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越
(3)存在 电压：使光电流减小到 的反向电压Uc，且满足eq \f(1,2)mevc2＝eUc.
(4)光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的．
知识点二、爱因斯坦的光电效应理论
光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为 ，其中h为普朗克常量．这些能量子后来称为 2．逸出功：使电子脱离某种金属，外界对它做功的 值，用W0表示．不同种类的金属，其逸出功的大小 (填“相同”或“不相同”)．
3．爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式：hν＝ 或Ek＝ .
(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是 ，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的 .
(3)Uc与ν、W0的关系
①表达式：Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e).
②图像：Uc－ν图像是一条斜率为eq \f(h,e)的直线．
光电效应现象和光电效应方程的应用
(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率.
(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光.
(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关.
(4)光电子不是光子，而是电子.
2.两条对应关系
(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；
(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大.
3.三个关系式
(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0.
(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc.
(3)逸出功与极限频率的关系W0＝hνc.
光电效应图象四类图象
知识点三、康普顿效应
(1)光的散射
光子在介质中与 相互作用，因而传播方向 ，这种现象叫作光的散射。
(2)康普顿效应
美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长 λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。
(3)康普顿效应的意义
康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的 的一面。
(4)光子的动量
①表达式：p＝eq \f(h,λ)。
②说明：在康普顿效应中，入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小。因此，有些光子散射后波长 。
知识点四、光的波粒二象粒
(1)光的干涉和衍射现象说明光具有 ， 和 效应说明光具有粒子性。
(2)光子的能量ε＝ ，光子的动量p＝eq \f(h,λ)。
如图，将洁净的锌板用导线连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板时，观察到验电器指针发生偏转。此时（ ）
A．有光电子从锌板表面逸出，验电器带正电
B．有光电子从锌板表面逸出，验电器带负电
C．有正离子从锌板表面逸出，验电器带正电
D．有正离子从锌板表面逸出，验电器带负电
（2022春•肇庆月考）如图甲所示，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子。阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。闭合开关后，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。现分别用蓝光、弱黄光、强黄光照射阴极K，形成的光电流与电压的关系图像如图乙示，图中a、b、c光依次为（ ）
A．蓝光、弱黄光、强黄光B．弱黄光、蓝光、强黄光
C．强黄光、蓝光、弱黄光D．蓝光、强黄光、弱黄光
（2023•洪山区校级三模）如图所示为研究光电效应实验的电路图。初始时刻，滑动触头P在O点左侧靠近a点某位置；用一定强度的绿光照射光电管K极，当闭合开关后，微安表的示数不为0，则在P向b端移动的过程中（ ）
A．微安表的示数不断增大
B．微安表的示数可能为零
C．到达A端的光电子动能不断增大
D．K端逸出的光电子的最大初动能不断增大
（2022春•徐州期末）在研究石墨对X射线的散射时，康普顿发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分。这些波长大于λ0的成分与入射的X射线相比（ ）
A．能量增大B．动量增大C．波速减小D．频率减小
用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为（a，0），与纵轴的交点坐标为（0，﹣b），下列说法中正确的是（ ）
A．普朗克常量为h=ba
B．断开开关S后，电流表G的示数为零
C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大
D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变
从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压Uc（即图甲所示的电路中电流表G的读数减小到零时加在电极K、A之间的反向电压）与入射光的频率ν，由此算出普朗克常量h。按照密立根的方法我们利用图示装置进行实验，得到了某金属的Uc﹣ν图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．该金属的截止频率约为4.30×1014Hz
B．该金属的截止频率约为5.50×1014Hz
C．该图线的斜率为普朗克常量
D．该图线的斜率为这种金属的逸出功
用如图甲所示的实验装置观测光电效应，已知实验中测得某种金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν之间的关系如图乙所示，图像的横纵截距分别为v1、﹣U1，电子电量为e，求：普朗克常量h和该金属的逸出功W0。
（2023•东城区模拟）如图所示，电源的电动势均为E，内阻不计，光电管的阴极K用极限波长为λ0的材料制成。将开关S闭合，将波长为λ的激光射向阴极，通过改变光电管A和阴极K之间的电压，可测得相应光电流的饱和值，已知普朗克常量h，电子电荷量e。
（1）该金属材料的逸出功W；
（2）求由K极发射的光电子的最大初动能Ekm；
（3）当阳极A和阴极K之间的电压为U1时，求电子到达A极时的最大动能Ek。
图中各仪器均完好，有一束单色光照射到光电管的阴极上，闭合开关后，即使将可变电阻R的阻值调为零，检流计中仍无电流通过，电路中没有光电流的原因可能是（ ）
A．入射光线的强度不够B．照射时间不够长
C．电源的正负极接反了D．入射光的波长不够短
假设一个沿着一定方向运动的光子和一个静止的自由电子相互碰撞后，电子向某一方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比（ ）
A．频率变大B．速度变小
C．光子动量变大D．波长变长
（2023•津市市校级开学）用图甲所示电路可以研究光电效应中电子的发射情况与光照强弱、光频率等物理量间的关系（图中电源极性可对调）。图乙所示为a、b、c三种光照下得到的三条光电流I与A极、K极间电压UAK的关系图线。下列说法正确的是（ ）
A．若开关闭合时电流表有示数，则开关断开时电流表示数为0
B．若想测量饱和电流，则图甲中电源极性需要对调
C．若b是黄光，则a可能是蓝光
D．b、c是同种颜色的光，b的光强比c的光强大
（2023春•永胜县校级期末）如图所示，分别用功率相同的甲光和乙光照射相同的光电管阴极，甲光的频率为ν1，乙光的频率为ν2，ν1＜ν2，产生的光电流I随阳极与阴极间所加电压U的变化规律正确的是（ ）
A．B．
C．D．
（2021•潍坊二模）如图所示，是某种火灾报警装置的工作电路图，它的核心部件为紫外线光电管，其中A为阳极，K为阴极，发生火灾时c、d端有输出电压实施报警。已知地表附近太阳光中紫外线光子能量介于3.1～3.9eV之间，明火中的紫外线光子能量介于4.4～6.2eV之间。几种金属单质的逸出功如表所示，若光电管阴极材料K选用金属铝，则下列说法正确的是（ ）
A．太阳光照射时c、d端有输出电压
B．明火照射时c、d端有输出电压
C．若阴极K材料选用金属锌，能实现有效报警
D．明火中紫外线波长越长，光电子的最大初动能越大
（多选）（2023秋•海淀区校级月考）如图是研究光电效应的实验装置，O点是滑动变阻器的中点，变阻器阻值随滑片位置均匀变化。用某单色光照射时，能够发生光电效应。若电源电动势为20V，内阻不计。滑动变阻器长为10cm，当滑片P距离a端4cm时，微安表示数恰为0，则（ ）
A．当滑片P从此位置向左滑动时，微安表有电流
B．当滑片P从此位置向右滑动时，微安表有电流
C．光电子最大初动能为2eV
D．光电子最大初动能为8eV
（多选）（2022•南京模拟）如图为某同学设计的一个光电烟雾探测器，光源S发出一束波长为0.8μm的红外线，当有烟雾进入探测器时，来自光源S的红外线会被烟雾散射进入光电管C，当红外线射到光电管中的金属表面时发生光电效应，光电流大于8×10﹣9A时，便会触发报警系统．已知元电荷e＝1.6×10﹣19C，光在真空中的传播速度为3×108m/s，下列说法正确的是（ ）
A．光电流的大小与光照强度无关
B．若光源发出的是可见光，则该装置将会失去报警功能
C．该金属的极限频率小于3.75×1014Hz
D．若射向光电管C的光子中有10%会产生光电子，当报警器报警时，每秒射向该金属表面的光子数最少为5×1011个
（2023•黄埔区校级三模）如图，等腰直角ABC玻璃砖固定，ab两束单色光垂直AC入射，其中a光刚好不能从AB面射出，而b光穿过AB面后进入光电管，并使G表产生电流（未饱和）。请回答下列问题：
（1）玻璃砖对a光的折射率n为多少？不改变光的频率，如何增大G表电流？
（2）若将图中电源反向，滑片P向右滑动过程中，发现电压表示数为U0时，G表示数刚好为零。已知光电管内金属材料的逸出功为W0，电子电量为e，则光电管的入射光的能量是多少？
图象名称
图线形状
由图线直接(间接)得到的物理量
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线
①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc
②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值的绝对值W0＝|－E|＝E
③普朗克常量：图线的斜率k＝h
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc：图线与横轴的交点
②饱和光电流Im：光电流的最大值
③最大初动能：Ek＝eUc
颜色不同时，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和光电流
③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线
①极限频率νc：图线与横轴的交点
②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大
③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)
金属单质
钾
钠
锌
铝
逸出功/eV
2.25
2.29
3.38
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